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近几年来,在一些动力系统模型的研究中体现出Mean-Field(MF)方法是有局限性的,且在许多方面都显现出了非MF性质,例如化学表面接触反应、生态学、细菌生长等。而latticeLotka-Volterra模型(LLV),可根据问题自身的特点特别是局部性质,制定相应的规则,显出有别于MF的灵活性。最初的Lotka-Volterra模型被用于动力系统(捕食与被捕食)的种群竞争。LLV模型是LV模型的发展,在一维和高维的研究中都有很好的特性,如高维中的固定模式,和分形等。Penna模型是一个单种群物种的演化模型,它是以计算机模拟为手段并被广泛研究的一类模型。利用Penna模型有助于理解一些生物演化过程,尤其是在种群动力系统中发挥了重要作用,如北极鳕鱼生长的研究,Alaska狼群模拟,近亲遗传死亡年龄之间的关系,种群的演变,单倍体种群的竞争,繁殖,自然选择等种群演变过程,二维格子上建立基于Penna模型的单物种元胞自动机模型是Penna模型与格子结合的早期文献。
第一部分,简介了生物数学及其模型的产生,发展;在第二部分介绍了Lotka-Volterra模型和latticeLotka-Volterra模型,并举例;第三部分详细介绍了Penna模型,以及有关Penna模型所取得的成就,并举例说明;在第四部分,综合无性繁殖的Penna模型和LLV模型,以狼、羊、草构成的生态系统作为模型研究对象,把宏观的捕食与被捕食生存机制与微观的个体信息结合起来,给出了年龄相关的捕食概率,以及基于成功捕食经验的成功捕食概率,提出一个基于Monte-Carlo方法的生态系统演化模型。然后,给出了模拟结果,调节格子大小及不同初始状态(“随机分布情形”,“核子情形”,“条状情形”)设定参数值,利用Monte-Carlo方法模拟,分别作快照图和时间数量图,加以比较总结;最后在第四部分,总结得到的结论,提出一些有待研究的问题。